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兴趣是最大的动力-杨学明院士做客第十四期“泰山名家讲坛”

2012年11月19日  山东大学泰山学堂  阅读量:

11月13日,山东大学知新楼C座量子报告厅,所有人都在聚精会神的听着一场关于化学反应的量子特性的报告。主讲人中国科学院院士杨学明一袭蓝西装,一双总是微微笑着的眼睛有着扑面而来的属于科学家的儒雅气息。报告中,杨学明介绍了近年来分子反应动力学研究中的一些新的研究进展,言谈举止间流露的是对科学实验的无限热情和孜孜以求的科学精神。

六年内取得惊人硕果

2001年,阔别大陆二十多年的杨学明来到了中国科学院大连化物所,在这里他开始了新一阶段的探索。从加州大学圣塔芭芭拉分校跟随导师阿力克教授做实验,后来又到加州大学劳伦斯伯克利国家实验室,跟随享有国际声誉的诺贝尔奖获得者李远哲教授做博士后,以及后来在台湾“中央研究院”进行科学实验,二十几年来始终在科学研究最前沿的杨学明无疑会带领分子反应动力学国家重点实验室走向新台阶。

事实证明的确如此。2007年杨学明获得了中国科学院年度杰出科技成就奖,杨学明谦虚的将它看做对实验室工作的肯定。而当初一手安排杨学明“归来”的包信和院士(时任化物所所长),在《科学时报》的采访中说道:“在杨学明回来之后,实验室的研究工作取得了很大的进展,尤其是在交叉分子束实验方面,在短时间内达到了世界领先水平”。

在2007年中国科学院杰出科技成就奖颁奖词中,这样描述了杨学明的学术贡献:利用自行研制的、领先国际的分子束科学仪器,将反应散射动力学实验研究推向了振转量子态分辨的高水平,在化学反应量子过渡态及共振态动力学研究方面取得了重要的系列性成果,解决了反应动力学领域中一些国际公认的科学难题,对化学反应动力学的发展作出了杰出贡献。

纵观杨学明的科学研究,“自行研制仪器”确实是浓墨重彩的一笔。各个采访相片几乎都是他与仪器的“亲密合影”。在给山大师生做的这次报告中杨学明也无不得意的展出了几幅大连化物所内这些年来研制出的科学仪器,并且详细的列出了其进步之处。杨学明坚信,自己设计仪器很重要,必须把做实验的来龙去脉都想清楚,因为只有自己才最清楚实验对仪器精细程度的要求,才知道如何优化自己的设计。这份信念还要追溯到十几年前,在伯克利分校跟随李远哲做博士后的那段时间。可以说在李远哲的实验室他认识到了自行设计仪器的巨大价值和作用。

化学反应共振态研究是30多年来化学研究中的一个经典难题。经过二十多年对这一领域的密切关注,杨学明年来到化物所后马上将攻克这个难题列入了日程。正是通过杨学明亲手研制的国内第一台里德堡态飞渡时间谱仪,实验室团队旗开得胜,于2004年底在新装置上首次获得了氟加氢反应产物转动分辨的微分反应截面,完成了这个经典难题。该成果发表在2005年1月于美国召开的国际高水平学术会议——高登(Gordon)会议上。同样在这台仪器上,杨学明团队不断优化提高装置的分辨率,并最终成功观测到氟加氢反应的全量子态分辨谱,观测到反应共振态,取得的实验数据达到了有分子束技术以来的历史最好水平。

同样成功的例子还有,杨学明带领表面光化学反应动力学小组,用自行发展的基于高灵敏度质谱仪的表面光化学反应动力学装置,研究了甲醇覆盖的TiO2(110)表面在紫外光照射后反应物及产物TPD谱图的变化。结果表明甲醇解离成了甲醛,解离过程是通过O-H键以及C-D的断裂,并且将氢(氘)原子转移到旁边的桥氧原子上完成的。这一实验结果与密度泛函理论(DFT)计算结果一致。还有最新的,用自行研制的时间分辨的飞秒双光子光电子能谱仪,发展了用实时双光子光电子能谱方法研究表面光化学和光催化的方法,并率先将该方法应用到TiO2表面光催化反应机理的探索中。ROH/TiO2这个体系是与能源和环境密切相关的,杨学明与研究人员深入细致地研究了水和简单醇类在金红石TiO2(110)表面的光化学动力学,取得了一系列原创性成果。

正是通过这一个又一个的科学成果,继2007年获得中国科学院杰出科技成就奖后,杨学明又连续获得何梁何利科学与技术进步奖,首届周光召杰出青年基础科学奖。2008年国家自然科学二等奖,2009年长江学者成就奖,2010年陈嘉庚科学奖(化学科学奖)和2011年德国洪堡研究奖。2011年12月,中科院大连化学物理研究所研究员杨学明当选中国科学院院士。无论从哪个方面评定,49岁的杨学明当选都是实至名归。

 

杨学明曾谈到,科学问题的解决需要长期的努力,实验技术和理论方法发展、理论和实验结合在推动科学中发展的重要性是不可忽视的。回到大连化学物理研究所10年多以来,他带领的研究团队一直活跃在化学反应动力学研究前沿,在分子反应动力学取得了一个又一个的重要学术成果,在世界权威学术刊物《科学》杂志上发表了一系列的有关化学动力学的研究论文。他和他的研究团队在分子反应的量子动力学和非绝热动力学研究方向解决了一些著名的科学难题,推动了本领域的发展,带动中国化学动力学研究进入世界先进水平。

通过精细的散射实验,以及和量子散射理论相结合,杨学明实验室所带领的实验小组可以清晰地观测重要基元化学反应中前人无法观测到的各种量子现象。澄清了一些反应机理研究中的重要概念,例如反应共振,前向散射,时间延迟等具体含义,通过这些简单体系的研究,使杨学明对化学反应在更深层次上有了一定的理解。

始终享受科学研究的乐趣

本科学习物理,后来又从事化学研究的杨学明,虽然身处日益浮躁的社会,但是却依然能够在实验室呆上30年之久,所具备的品质,不仅仅是优于常人的忍耐力,抗压力,更重要的,是源于对物理化学的兴趣。在《师大有约》的节目现场,杨学明分享过自己对“兴趣”的理解:兴趣是不断寻找的过程,而这也就是人生探求的过程。兴趣点的确立过程,也是人不断调整方向的过程。他对现场的同学说:“人要勇敢地追求自己想要的东西。人最终是会被淘汰的,就研究而言,我要做的就是延长自己的科学生涯。”在实验室里,杨学明经常和研究生讨论问题。据研究生们形容,他经常很晚才离开实验室,常挂在嘴边的一句话是:“嗯,这个很有意思。”兴趣,正是他从事科研的基础,也是他最好的老师。因此,面对记者的提问:“能让您坚持30年的科研动力是什么?”杨学明笑道:“搞科研如果是为了生存当然会感觉很辛苦、很累,但如果有兴趣就不觉得累了!”在旁的山东大学物理学院郑雨军教授补充到:“要是在实验室里发现新现象,别说累了,他可以兴奋地几天都睡不着觉。”也许,正是因为对于科研工作的热爱,才会使杨学明在他的人生道路上,荣获“中国科学院杰出科技成就奖”、“国家自然科学二等奖”等一系列殊荣。

采访末了,杨学明不忘关心山大学子,对山东大学在校大学生提出了一些宝贵的建议,他说,大学本科和研究生阶段,是人一生中各方面成长的关键时期,在大学,一定不能被大学所选的专业局限,涉猎要广,只有这样,才能将看问题的方法学习全面,正如自己,现在看问题都会从物理化学两种方法思考,科学交叉,开拓思路。最后,杨学明还诚挚地邀请大学生参观他在大连的实验室,亲身体验做实验所带来的快乐满足,希望以此能够使更多的同学对物理化学产生兴趣,并且走上科研道路,最终为科学发展献上一份力量。

                                    学生记者 朴文玲 张咪

 

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